JPH09327126A - コンデンサ蓄電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンデンサの過電圧の防止や、不使用時等にお
ける対応をコンデンサに蓄えられたエネルギーを無駄に
消費することなく、的確に行うことができるコンデンサ
蓄電装置を提供する。 【解決手段】コンデンサ蓄電装置の電源端子４，４間に
備えた各コンデンサ１及びバイパス電流路７の一端にス
イッチ回路８を接続して設け、このスイッチ回路８を切
換制御することで、コンデンサ１のみが電源端子４，４
間の電流経路ａに導通する状態と、バイパス電流路７の
みが電源端子４，４間の電流経路ａに導通する状態とに
切換自在とする。充電時に各コンデンサ１の電圧が所定
値に達すると、そのコンデンサ１に対応するスイッチ回
路８をコンデンサ１側からバイパス電流路７側に切換制
御する。不使用時には、各スイッチ回路８をバイパス電
流路７側に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器の電
源として使用するコンデンサ蓄電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気二重層コンデンサ等の小型で
大容量のコンデンサが開発されてきており、このような
大容量のコンデンサを電気自動車等の電源（蓄電装置）
として使用することが試みられている。このようなコン
デンサを用いたコンデンサ蓄電装置は、その一対の電源
端子（各種電子機器に電力を供給するための端子）間
に、複数のコンデンサを直列又は並列に接続し、あるい
は、それらの接続を組み合わせて構成され、その各コン
デンサが適宜の充電器により、前記電源端子を介して充
電される。そして、その充電エネルギーが前記電源端子
から各種電子機器に供給される。

【０００３】ところで、この種のコンデンサ蓄電装置で
は、各コンデンサの過電圧を防止したり、不使用時や異
常もしくは故障の発生時等に電源端子間に起電力が生じ
ないようにすることが望ましい。

【０００４】この場合、各コンデンサの過電圧を防止す
るものとしては、例えば特開平７−３２２４９２号公報
に見られるように、各コンデンサに並列にＦＥＴ等のス
イッチ素子を並列に接続し、各コンデンサの電圧が定格
電圧を越えたときに該スイッチ素子をＯＮ状態にするこ
とで、各コンデンサの電荷を該スイッチ素子を介して放
電するようにしたものが知られている。

【０００５】そして、このように各コンデンサにスイッ
チ素子を並列に接続したものでは、不使用時等に各スイ
ッチ素子をＯＮ状態に制御して、各コンデンサを短絡す
ることで、コンデンサ蓄電装置の電源端子間に起電力が
生じないようにすることも考えられる。

【０００６】しかしながら、このように各コンデンサに
スイッチ素子を並列に接続したものでは、該スイッチ素
子をＯＮ状態とした際に、コンデンサに蓄えられていた
電気エネルギーが単にスイッチ素子を介して熱エネルギ
ーに変換されて、放出されてしまうこととなる。このた
め、コンデンサに蓄えられたエネルギーが無駄に消費さ
れてしまい、特に多数のコンデンサを使用したもので
は、エネルギー効率の悪いものとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、コンデンサの過電圧の防止や、不使用時等におけ
る対応をコンデンサに蓄えられたエネルギーを無駄に消
費することなく、的確に行うことができるコンデンサ蓄
電装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のコンデンサ蓄電
装置はかかる目的を達成するために、一対の電源端子間
に、複数のコンデンサを接続してなるコンデンサ蓄電装
置において、前記電源端子間で流れる電流を各コンデン
サの箇所でバイパスすべく各コンデンサにそれぞれ対応
して設けられた複数のバイパス電流路と、各組のコンデ
ンサ及びバイパス電流路のうち、一方を前記電源端子間
の電流の経路に導通せしめると共に他方を通電不能に開
放する状態と他方を前記電源端子間の電流の経路に導通
せしめると共に一方を通電不能に開放する状態とに切換
自在に該コンデンサ及びバイパス電流路の各組にそれぞ
れ接続して設けられた複数の切換スイッチ手段と、所定
の条件下で各切換スイッチ手段を前記コンデンサ側から
バイパス電流路側に切換制御するスイッチ制御手段とを
備えたことを特徴とする。

【０００９】かかる本発明によれば、前記スイッチ制御
手段により、所定の条件下で各切換スイッチ手段を前記
コンデンサ側からバイパス電流路側に切換制御したと
き、前記切換スイッチ手段によって、該バイパス電流路
が前記電源端子間の電流の経路に導通するので、該バイ
パス電流路に対応するコンデンサの箇所で電流の経路が
略短絡されることなるものの、このとき、該コンデンサ
は、通電不能に開放されるため、該コンデンサに蓄えら
れた電気エネルギーは保存される。

【００１０】これにより、コンデンサの蓄電エネルギー
を無駄に消費することなく、コンデンサの電圧状態等を
制御することができることとなる。

【００１１】かかる本発明では、前記各バイパス電流路
は、その一端が前記コンデンサの一端に前記電源端子間
の電流の経路と導通して接続されており、前記各切換ス
イッチ手段は、該コンデンサ及びバイパス電流路の他端
を択一的に前記電源端子間の電流の経路に導通・遮断自
在に該コンデンサ及びバイパス電流路の他端に接続して
設けられたスイッチ回路から成る。

【００１２】これによれば、各切換スイッチ手段を前記
コンデンサ側からバイパス電流路側に切換制御するとき
には、前記スイッチ制御手段によって、前記スイッチ回
路を前記コンデンサの他端が前記電流の経路に導通する
状態から前記バイパス電流路の他端が前記電流の経路に
導通する状態に切換制御することで、該コンデンサの蓄
電エネルギーが保持されつつ前記電源端子間の電流が該
バイパス電流路を流れることとなる。

【００１３】あるいは、前記各切換スイッチ手段を、前
記コンデンサ及びバイパス電流路の一端を択一的に前記
電源端子間の電流の経路に導通・遮断自在に該コンデン
サ及びバイパス電流路の一端に接続して設けられた第１
のスイッチ回路と、前記コンデンサ及びバイパス電流路
の他端を択一的に前記電源端子間の電流の経路に導通・
遮断自在に該コンデンサ及びバイパス電流路の他端に接
続して設けられた第２のスイッチ回路とにより構成し、
各切換スイッチ手段を前記コンデンサ側からバイパス電
流路側に切換制御するとき、前記スイッチ制御手段によ
り、前記両スイッチ回路を前記コンデンサの各端が前記
電流の経路に導通する状態から前記バイパス電流路の各
端が前記電流の経路に導通する状態に切換制御するよう
にしてもよい。

【００１４】かかる本発明では、具体的には、前記コン
デンサの電圧を検出する電圧検出手段を具備し、前記ス
イッチ制御手段は、該コンデンサの充電時に該電圧検出
手段により検出された電圧が所定値以上になったとき、
該コンデンサに対応する前記スイッチ手段を該コンデン
サ側から前記バイパス電流路側に切換制御する。

【００１５】これによれば、コンデンサの充電時に該コ
ンデンサの電圧が所定値以上になると、前記スイッチ手
段が該コンデンサ側から前記バイパス電流路側に切換え
られるので、該コンデンサに充電電流が流れなくなると
共に該コンデンサの電圧が上記の切換時の電圧に保持さ
れる。そして、充電電圧が前記所定値に満たない他のコ
ンデンサについては、該コンデンサに充電電流が流れて
充電される。

【００１６】従って、本発明によれば、コンデンサに蓄
えられたエネルギーを無駄に消費することなく、該コン
デンサの過電圧を的確に防止することができる。

【００１７】この場合、本願発明者等の知見によれば、
一般に、コンデンサの温度が高いと、その充電を満充電
電圧（定格電圧）まで行うと、該コンデンサの寿命が短
くなるという傾向があり、この傾向は、特に電気二重層
コンデンサでは顕著なものとなる。

【００１８】そこで、本発明では、さらに、前記コンデ
ンサの温度を検出する温度検出手段を備え、前記スイッ
チ制御手段は、前記電圧の所定値を前記温度出手段の検
出温度に応じて設定し、好ましくは、該電圧の所定値を
温度検出手段により検出されるコンデンサの温度が高い
程、低くするよう設定する。

【００１９】このようにすることで、コンデンサの温度
に応じた適切な電圧までしか該コンデンサの充電が行わ
れないこととなるため、上記のようにコンデンサの過電
圧を防止しつつ該コンデンサの寿命を向上することがで
きる。

【００２０】また、本発明では、前記スイッチ制御手段
は、コンデンサ蓄電装置の不使用状態で全ての前記スイ
ッチ手段を該コンデンサ側から前記バイパス電流路側に
切換制御する。

【００２１】これによれば、コンデンサ蓄電装置の不使
用状態では、全てのコンデンサがその蓄電エネルギーを
保持したまま前記電源端子から切り離されると共に、一
対の電源端子は、コンデンサの箇所のバイパス電流路を
介して短絡されることとなって、該電源端子間には、起
電力が生じないこととなる。

【００２２】従って、本発明によれば、コンデンサ蓄電
装置の不使用時には、そのコンデンサに蓄えられたエネ
ルギーを無駄に消費することなく保持したまま、電源端
子間に起電力が生じないようにして、該電源端子に接続
した電子機器等に電流が流れないようにすることができ
る。

【００２３】尚、前述のようにコンデンサ及びバイパス
電流路の両端にそれぞれ前記第１のスイッチ回路及び第
２のスイッチ回路を接続した場合にあっては、コンデン
サ蓄電装置の不使用状態で、全ての前記スイッチ手段の
前記第１のスイッチ回路を前記コンデンサの一端が前記
電流の経路に導通する状態に制御すると共に、前記第２
のスイッチ回路を前記バイパス電流路の他端が前記電流
の経路に導通する状態に制御する手段を前記スイッチ制
御手段に具備するようにしてもよい。

【００２４】この場合には、前記第１のスイッチ回路を
前記コンデンサの一端が前記電流の経路に導通する状態
に制御することで、該コンデンサに対応する前記バイパ
ス電流路の一端が通電不能に開放され、また、前記第２
のスイッチ回路を該バイパス電流路の他端が前記電流の
経路に導通する状態に制御することで、コンデンサの他
端が通電不能に開放されることとなるので、該コンデン
サ及びバイパス電流路の両者がその各組について通電不
能状態となる。従って、電源端子間の電流の経路が遮断
され、該電源端子間に起電力が生じないようになり、同
時に、各コンデンサの蓄電エネルギも保持される。よっ
て、かかる本発明によっても、コンデンサ蓄電装置の不
使用時には、その各コンデンサに蓄えられたエネルギー
を無駄に消費することなく保持したまま、電源端子間に
起電力が生じないようにして、該電源端子間に電流が流
れないようにすることができる。

【００２５】また、本発明では、前記スイッチ制御手段
は、コンデンサ蓄電装置の使用時に異常又は故障が発生
したとき、前記複数のスイッチ手段のうちの全て又は所
定数のスイッチ手段を該コンデンサ側から前記バイパス
電流路側に切換制御する。

【００２６】これによれば、コンデンサ蓄電装置の使用
時に該コンデンサ蓄電装置の異常や故障（例えば電源端
子のショートやコンデンサの過剰な自己放電状態等）が
生じたときには、全てのスイッチ手段をコンデンサ側か
ら前記バイパス電流路側に切換制御することで、前述し
たコンデンサ蓄電装置の不使用時と同様に、各コンデン
サに蓄えられたエネルギーを無駄に消費することなく保
持したまま、電源端子間に起電力が生じないようにし
て、該コンデンサ蓄電装置の損傷を速やかに防止するこ
とができ、あるいは、前記複数のスイッチ手段のうちの
所定数のスイッチ手段を該コンデンサ側から前記バイパ
ス電流路側に切換制御することで、電源端子間に生じる
起電力を下げることができる。

【００２７】尚、例えばあるコンデンサが空のとき（コ
ンデンサの電圧が低く、所定電圧以下の場合）に、その
コンデンサに対応する切換スイッチ手段を切り換えて、
バイパス電流路を電源端子間の電流経路に導通させると
共に該コンデンサを電流経路から切り離すようにすれ
ば、この空のコンデンサに他のコンデンサから電荷が逆
流してしまうような事態を防止することもできる。

【００２８】また、本発明は、別の態様として、一対の
電源端子間に、複数のコンデンサを接続してなるコンデ
ンサ蓄電装置において、前記電源端子間で流れる電流を
所定の箇所でバイパスすべく設けられた複数のバイパス
電流路と、各バイパス電流路及びこれに対応する箇所の
コンデンサのうち、一方を前記電源端子間の電流の経路
に導通せしめると共に他方を通電不能に開放する状態と
他方を前記電源端子間の電流の経路に導通せしめると共
に一方を通電不能に開放する状態とに切換自在に該バイ
パス電流路及びこれに対応する箇所のコンデンサの各組
にそれぞれ接続して設けられた複数の切換スイッチ手段
と、所定の条件下で各切換スイッチ手段を前記コンデン
サ側からバイパス電流路側に切換制御するスイッチ制御
手段とを備えたことを特徴とする。

【００２９】かかる本発明によれば、前記スイッチ制御
手段により、所定の条件下で各切換スイッチ手段を前記
コンデンサ側からバイパス電流路側に切換制御したと
き、前記切換スイッチ手段によって、該バイパス電流路
が前記電源端子間の電流の経路に導通する一方、該バイ
パス電流路に対応する箇所のコンデンサ（これは複数で
もよい）が、通電不能に開放されるため、それらのコン
デンサに蓄えられた電気エネルギーは保存される。

【００３０】これにより、コンデンサの蓄電エネルギー
を無駄に消費することなく、複数のコンデンサの電圧状
態等や電源端子間に生じる起電力を複数のコンデンサを
単位として制御することができることとなる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
３を参照して説明する。

【００３２】図１を参照して、本実施形態のコンデンサ
蓄電装置は、複数（本実施形態では二つ）のコンデンサ
１，１を備えた蓄電器本体２と、マイクロコンピュータ
等を用いて構成されたコントロールユニット３（以下、
ＥＣＵ３という）とにより構成されている。各コンデン
サ１は、例えば電気二重層コンデンサである。

【００３３】蓄電器本体２は、その一対の電源端子４，
４に、該蓄電器本体２を電源とする各種電子機器５がス
イッチ５ａを介して接続され、また、蓄電器本体２の充
電時には、充電器６が接続されるようになっている。

【００３４】この蓄電器本体２は、前記電源端子４，４
間に、前記コンデンサ１，１を備えると共に、各コンデ
ンサ１に対応させて、それと同数のバイパス電流路７，
７、スイッチ回路８，８（切換スイッチ手段）、電圧検
出回路９，９（電圧検出手段）及び温度センサ１０，１
０（温度検出手段）を具備している。

【００３５】各バイパス電流路７は、電源端子４，４間
を流れる電流を各コンデンサ１の箇所で略零抵抗でバイ
パスするためのものであり、その一端が各コンデンサ１
の一端に導通・接続されている。

【００３６】そして、各スイッチ回路８は、互いに組と
なるコンデンサ１及びバイパス電流路７の他端にそれぞ
れ直列に接続されたスイッチ素子１１ａ，１１ｂ（本実
施形態では例えばＦＥＴ）を備えており、各コンデンサ
１及びスイッチ素子１１ａを直列に接続したものと、こ
れに対応する各バイパス電流路７及びスイッチ素子１１
ｂを直列に接続したものとが並列に接続され、そのコン
デンサ１、バイパス電流路７及びスイッチ素子１１ａ，
１１ｂから成る各組の並列回路１２が電源端子４，４間
に直列に接続されている。これにより、電源端子４，４
間に図１の矢印ａで示す電流の経路ａが形成されてい
る。

【００３７】この場合、スイッチ素子１１ａ，１１ｂ
は、その制御入力部（ＦＥＴのゲート）に高レベルの信
号を付与したときＯＮ状態となると共に、低レベルの信
号を付与したときＯＦＦ状態となるものであり、スイッ
チ素子１１ａ，１１ｂをそれぞれＯＮ状態及びＯＦＦ状
態とすることで、それらのスイッチ素子１１ａ，１１ｂ
を備えた並列回路１２において、コンデンサ１が上記の
電流経路ａに導通すると同時にバイパス電流路７が電流
経路ａから通電不能に開放され、該コンデンサ１のみに
電源端子４，４間の電流が流れる状態となる。逆に、ス
イッチ１１ａ，１１ｂをそれぞれＯＦＦ状態及びＯＮ状
態に切り換えることで、コンデンサ１が上記の電流経路
ａから通電不能に開放されると同時にバイパス電流路７
が電流経路ａに導通し、該バイパス電流路７に電源端子
４，４間の電流が流れる状態となる。

【００３８】そして、各スイッチ回路８は、上記のよう
なスイッチ素子１１ａ，１１ｂのＯＮ／ＯＦＦ状態の切
換を行うために、スイッチ素子１１ａ，１１ｂの制御入
力部（ＦＥＴのゲート）に接続されたインバータ回路１
３（反転回路）を備えており、このインバータ回路１３
は、その出力側がコンデンサ１側のスイッチ素子１１ａ
の制御入力部に接続され、入力側がバイパス電流路７側
のスイッチ素子１１ｂの制御入力部に接続されると共
に、ＥＣＵ３に接続され、該ＥＣＵ３から高低２値レベ
ルの信号が入力されるようになっている。

【００３９】これにより、インバータ回路１３に低レベ
ルの信号を入力することで、スイッチ素子１１ａ，１１
ｂがそれぞれＯＮ状態及びＯＦＦ状態となり、逆に高レ
ベルの信号をインバータ回路１３に入力することで、ス
イッチ素子１１ａ，１１ｂがそれぞれＯＦＦ状態及びＯ
Ｎ状態となる。

【００４０】尚、このようなスイッチ回路８を具備した
蓄電器本体２の回路構成は、それを簡略化して示すと、
図２に示すような回路図で表され、各スイッチ回路８が
同図２の切換スイッチ８ａで表される。

【００４１】前記各電圧検出回路９は、各コンデンサ１
の電圧を検出するもので、該コンデンサ１の両端に入力
側を接続した差動アンプ１４により構成され、該差動ア
ンプ１４からコンデンサ１の電圧に応じたレベルの信号
をＥＣＵ３に出力するようにしている。

【００４２】前記各温度センサ１０は、各コンデンサ１
に取着されたサーミスタ等により構成されたものであ
り、該コンデンサ１の温度に応じたレベルの信号をＥＣ
Ｕ３に出力する。

【００４３】ＥＣＵ３は、各スイッチ回路８を制御する
スイッチ制御手段を構成するものであり、各電圧検出回
路８の出力信号により把握される各コンデンサ１の電圧
や、各温度センサ１０の出力信号により把握される各コ
ンデンサ１の温度等に応じて、後述するように各スイッ
チ回路８の切換制御を行う。

【００４４】次に、本実施形態のコンデンサ蓄電装置の
作動を説明する。

【００４５】まず、コンデンサ蓄電装置の使用時（前記
スイッチ５ａをＯＮにして電子機器５への給電を行う
時）において、ＥＣＵ３は、通常時は、各スイッチ回路
８のインバータ回路１３に低レベルの信号を入力し、こ
れにより前述の如く、各スイッチ回路８のスイッチ素子
１１ａ，１１ｂをそれぞれＯＮ状態及びＯＦＦ状態とし
て（スイッチ回路８をコンデンサ１側に制御する）、各
コンデンサ１を前記電流経路ａに導通せしめると同時
に、各バイパス電流路７を電流経路ａから開放する（図
２の各切換スイッチ８ａがコンデンサ１側に投入された
状態）。

【００４６】このとき、コンデンサ１，１が、ＯＮ状態
のスイッチ素子１１ａ，１１ａを介して電源端子１，１
間に直列に接続さた状態となって、該コンデンサ１，１
の電圧の総和の起電力が電源端子４，４間に生じ、それ
が電子機器５にその動作用電源として供される。

【００４７】一方、このようなコンデンサ蓄電装置の使
用時に、電源端子４，４間のショート、コンデンサ１の
過放電状態等のコンデンサ蓄電装置の異常あるいは故障
が生じると、それが、ＥＣＵ３により把握されるように
なっており、このとき、ＥＣＵ３は、各スイッチ回路８
のインバータ回路１３に入力する信号レベルを高レベル
に切り換える。

【００４８】この時、各スイッチ回路８のスイッチ素子
１１ａ，１１ｂがそれぞれＯＦＦ状態及びＯＮ状態に切
り換わり（スイッチ回路８がバイパス電流路７側に切り
換えられる）、各コンデンサ１が前記電流経路ａから通
電不能に開放されると同時に、各バイパス電流路７が電
流経路ａに導通する（図２の各切換スイッチ８ａがバイ
パス電流路７側に投入された状態）。このため、電源端
子４，４は、バイパス電流路７，７及びＯＮ状態のスイ
ッチ素子１１ｂ，１１ｂを介して略短絡された状態とな
り、該電源端子４，４間に起電力が生じなくなる。従っ
て、過放電状態のコンデンサが蓄電装置に悪影響を及ぼ
すことがなく、また電子端子４，４のショート時でも、
電源端子４，４間に電流が流れることがない。よって、
コンデンサ蓄電装置のさらなる損傷が迅速に防止され
る。

【００４９】そして、この場合、蓄電器本体２の各コン
デンサ１は、通電不能に開放されるので、その該コンデ
ンサ１に蓄えられている蓄電エネルギーは、無駄に失わ
れることなく保持され、従って、正常に復帰した後、各
スイッチ回路８を再びコンデンサ１側に切り換えること
で、支障なく電子機器５への給電を行うことができる。

【００５０】また、充電器６を電源端子４，４間に接続
して、各コンデンサ１，１の充電を行う際には、ＥＣＵ
３は、まず、各スイッチ回路８のインバータ回路１３に
低レベルの信号を入力して、前述と同様に、各スイッチ
回路８をコンデンサ１側に制御し、コンデンサ１，１が
電源端子４，４間に直列に接続された状態とする。この
状態で、充電器６から前記電流経路ａを介して各コンデ
ンサ１，１に電流が流れ、各コンデンサ１，１が充電さ
れていく。

【００５１】このとき、ＥＣＵ３は、各電圧検出回路９
の差動アンプ１４の出力レベルから把握される各コンデ
ンサ１の電圧と、各温度センサ１０の出力レベルから把
握される各コンデンサ１の温度とを監視しており、各温
度センサ１０によるコンデンサ１の検出温度に応じて、
各コンデンサ１の充電を停止すべき該コンデンサ１の電
圧の所定値を設定する。この場合、図３に示すように、
各コンデンサ１毎に、コンデンサ１の検出温度が高い
程、上記所定値を低くするように設定する。そして、Ｅ
ＣＵ３は、各コンデンサ１毎に、電圧検出回路９による
検出電圧が上記のように設定した所定値に達すると、そ
のコンデンサ１に対応するスイッチ回路８のインバータ
回路１３に入力する信号レベルを高レベルに切り換える
ことで、該スイチ回路８をコンデンサ１側からバイパス
電流路７側に切り換える。

【００５２】これにより、電圧が所定値に達したコンデ
ンサ１は、その電圧が保持されたまま電源端子４，４間
の電流経路ａから開放されて、その充電が停止される。
そして、電圧が所定値に達していない他のコンデンサ１
にあっては、電圧が所定値に達したコンデンサ１に対応
するバイパス電流路７が電源端子４，４間の電流経路ａ
に導通することで、このバイパス電流路７を介して引き
続き充電される。

【００５３】このような作動により、充電時には、各コ
ンデンサ１はその充電されたエネルギーを無駄に消費す
ることなく、また、過電圧も生じることなく適正な電圧
（前記所定値）まで的確に充電される。そして、このと
き、該所定値を充電時のコンデンサ１の温度が高い程、
低くなるよう設定することで、該温度に適した充電が行
われ、コンデンサ１の寿命を向上させることができる。

【００５４】また、ＥＣＵ３は、コンデンサ蓄電装置の
不使用時（充電や電子機器５への給電を行わない状態）
では、各スイッチ回路８のインバータ回路１３に高レベ
ルの信号を入力して、各スイッチ回路８をバイパス電流
路７側に制御し、電源端子４，４間をバイパス電流路
７，７を介して短絡した状態とする（図２の各切換スイ
ッチ８ａがバイパス電流路７側に投入された状態）。

【００５５】これにより、電源端子４，４間に起電力が
生じない状態となって、電源端子４，４間が何らかの異
物等が接触しても電流が流れることがなく、また、不用
意に電子機器５が動作してしまうようなことがなくな
る。そして、このとき、各コンデンサ１は通電不能に開
放されるため、その蓄電エネルギーが確実に保持され、
各コンデンサ１の蓄電エネルギーが無駄に消費されてし
まうようなことがない。

【００５６】このように本実施形態のコンデンサ蓄電装
置によれば、充電時の各コンデンサ１の過電圧の防止
や、異常あるいは故障発生時の対応に際して、あるいは
不使用時等に、各コンデンサ１の蓄電エネルギーを無駄
に消費することなく、的確な処置を施すことができる。

【００５７】次に、本発明の他の実施形態を図４及び図
５を参照して説明する。尚、本実施形態の説明では、前
記図１のものと同一構成部分については、図１のものと
同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

【００５８】図４を参照して、本実施形態では、蓄電器
本体２’は、各コンデンサ１及びこれに対応するバイパ
ス電流路７の各組毎に、前記スイッチ回路８と同一の回
路構成の二つのスイッチ回路１５，１６を具備し、これ
らのスイッチ回路１５，１６が、前記電源端子４，４間
で各組のコンデンサ１及びバイパス電流路７の両端に接
続されている。

【００５９】さらに詳細には、スイッチ回路１５に備え
た一対のスイッチ素子１１ａ，１１ｂがそれぞれコンデ
ンサ１及びバイパス電流路７の一端に直列に接続され、
スイッチ回路１６の一対のスイッチ素子１１ａ，１１ｂ
がそれぞれコンデンサ１及びバイパス電流路７の他端に
直列に接続されている。そして、コンデンサ１、スイッ
チ回路１５のスイッチ素子１１ａ及びスイッチ回路１６
のスイッチ素子１１ａを直列に接続したものと、バイパ
ス電流路７、スイッチ回路１５のスイッチ素子１１ｂ及
びスイッチ回路１６のスイッチ素子１１ｂを直列に接続
したものとが並列に接続され、そのコンデンサ１、バイ
パス電流路７及びスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１
ｂ，１１ｂから成る各組の並列回路１２’が電源端子
４，４間に直列に接続されている。これにより、図１の
ものと同様に電源端子４，４間に図１の矢印ａで示す電
流の経路ａが形成されている。

【００６０】この場合、両スイッチ回路１５，１６のス
イッチ素子１１ａ，１１ａをＯＮ状態とし、且つ、スイ
ッチ素子１１ｂ，１１ｂをＯＦＦ状態とすることで、上
記並列回路１２’において、コンデンサ１が上記の電流
経路ａに導通すると同時にバイパス電流路７が電流経路
ａから通電不能に開放され、該コンデンサ１のみに電源
端子４，４間の電流が流れる状態となる。逆に、スイッ
チ素子１１ａ，１１ａをＯＦＦ状態に切換え、且つ、ス
イッチ素子１１ｂ，１１ｂをＯＮ状態に切り換えること
で、コンデンサ１が上記の電流経路ａから通電不能に開
放されると同時にバイパス電流路７が電流経路ａに導通
し、該バイパス電流路７に電源端子４，４間の電流が流
れる状態となる。

【００６１】このようなスイッチ回路１５，１６を具備
した蓄電器本体２’の回路構成は、それを簡略化して示
すと、図５に示すような回路図で表され、各スイッチ回
路１５，１６がそれぞれ同図５の切換スイッチ１５ａ，
１５ｂで表される。

【００６２】他の構成は、図１のものと全く同一であ
り、各コンデンサ１の電圧や温度を検出するための電圧
検出回路９や温度センサ１０が備えられている。また、
各スイッチ回路１５，１６のスイッチ素子１１ａ，１１
ｂの制御入力部は、ＥＣＵ３から高低２値レベルの信号
を入力されるインバータ回路１３の出力側及び入力側に
それぞれ接続されている。また、蓄電器本体２’の電源
端子４，４間には、電子機器５や充電器６が接続される
ようになっている。

【００６３】尚、本実施形態では、前記スイッチ回路１
５，１６はそれらを併せて切換スイッチ手段を構成する
ものである。

【００６４】次に、本実施形態のコンデンサ蓄電装置の
作動を説明する。

【００６５】まず、コンデンサ蓄電装置の使用時（スイ
ッチ５ａをＯＮにして電子機器５への給電を行う時）に
おいて、ＥＣＵ３は、通常時は、全てのスイッチ回路１
５，１６について、スイッチ素子１１ａをＯＮ状態と
し、且つスイッチ素子１１ｂをＯＦＦ状態とするように
各スイッチ回路１５，１６をインバータ回路１３を介し
て制御し（各スイッチ回路１５，１６をコンデンサ１側
に制御する）、各コンデンサ１を前記電流経路ａに導通
せしめると同時に、各バイパス電流路７を電流経路ａか
ら開放する（図５の各切換スイッチ１５ａ，１６ａがコ
ンデンサ１側に投入された状態）。

【００６６】このとき、コンデンサ１，１が、電源端子
１，１間に直列に接続さた状態となって、該コンデンサ
１，１の電圧の総和の起電力が電源端子４，４間に生
じ、それが電子機器５にその動作用電源として供され
る。

【００６７】そして、このようなコンデンサ蓄電装置の
使用時に、電源端子４，４間のショート、コンデンサ１
の過放電状態等のコンデンサ蓄電装置の異常あるいは故
障が生じると、ＥＣＵ３は、各スイッチ回路１５，１６
について、スイッチ素子１１ａをＯＦＦ状態とし、且つ
スイッチ素子１１ｂをＯＮ状態とするように各スイッチ
回路１５，１６をインバータ回路１３を介して制御し
（各スイッチ回路１５，１６をバイパス電流路７側に制
御する）、各コンデンサ１が前記電流経路ａから通電不
能に開放すると同時に、各バイパス電流路７を電流経路
ａに導通する（図５の各切換スイッチ１５ａ，１６ａが
バイパス電流路７側に投入された状態）。このため、電
源端子４，４は、バイパス電流路７，７を介して略短絡
された状態となり、該電源端子４，４間に起電力が生じ
なくなる。従って、過放電状態のコンデンサが蓄電装置
に悪影響を及ぼすことがなく、また電子端子４，４のシ
ョート時でも、電源端子４，４間に電流が流れることが
ない。よって、コンデンサ蓄電装置のさらなる損傷が迅
速に防止される。

【００６８】そして、この場合、蓄電器本体２の各コン
デンサ１は、通電不能に開放されるので、その該コンデ
ンサ１に蓄えられている蓄電エネルギーは、無駄に失わ
れることなく保持され、従って、正常に復帰した後、各
スイッチ回路１５，１６を再びコンデンサ１側に切り換
えることで、支障なく電子機器５への給電を行うことが
できる。

【００６９】また、充電器６を電源端子４，４間に接続
して、各コンデンサ１，１の充電を行う際には、ＥＣＵ
３は、まず、コンデンサ１，１が電源端子４，４間に直
列に導通・接続された状態となるよう各スイッチ回路１
５，１６をコンデンサ１側に制御し、この状態で、充電
器６から前記電流経路ａを介して各コンデンサ１，１に
電流が流れ、各コンデンサ１，１が充電されていく。

【００７０】このとき、ＥＣＵ３は、前述の図１のもの
と全く同様に、各電圧検出回路９の差動アンプ１４の出
力レベルから把握される各コンデンサ１の電圧と、各温
度センサ１０の出力レベルから把握される各コンデンサ
１の温度とを監視しており、各温度センサ１０によるコ
ンデンサ１の検出温度に応じて、各コンデンサ１の充電
を停止すべき該コンデンサ１の電圧の所定値を設定する
（図３参照）。そして、ＥＣＵ３は、各コンデンサ１毎
に、電圧検出回路９による検出電圧が上記のように設定
した所定値に達すると、そのコンデンサ１に対応する両
スイッチ回路１５，１６をコンデンサ１側からバイパス
電流路７側に切り換える。

【００７１】これにより、電圧が所定値に達したコンデ
ンサ１は、その電圧が保持されたまま電源端子４，４間
の電流経路ａから開放されて、その充電が停止される。
そして、電圧が所定値に達していない他のコンデンサ１
にあっては、電圧が所定値に達したコンデンサ１に対応
するバイパス電流路７が電源端子４，４間の電流経路ａ
に導通することで、このバイパス電流路７を介して引き
続き充電される。

【００７２】このような作動により、充電時には、各コ
ンデンサ１はその充電されたエネルギーを無駄に消費す
ることなく、また、過電圧も生じることなく適正な電圧
（前記所定値）まで的確に充電される。そして、このと
き、該所定値を充電時のコンデンサ１の温度が高い程、
低くなるよう設定することで、該温度に適した充電が行
われ、コンデンサ１の寿命を向上させることができる。

【００７３】また、ＥＣＵ３は、コンデンサ蓄電装置の
不使用時（充電や電子機器５への給電を行わない状態）
では、各スイッチ回路１５，１６をバイパス電流路７側
に制御し、電源端子４，４間をバイパス電流路７，７を
介して短絡した状態とする（図５の各切換スイッチ１５
ａ，１６ａがバイパス電流路７側に投入された状態）。

【００７４】これにより、電源端子４，４間に起電力が
生じない状態となって、電源端子４，４間に何らかの異
物等が接触しても電流が流れることがなく、また、不用
意に電子機器５が動作してしまうようなことがなくな
る。そして、このとき、各コンデンサ１は通電不能に開
放されるため、その蓄電エネルギーが確実に保持され、
各コンデンサ１の蓄電エネルギーが無駄に消費されてし
まうようなことがない。

【００７５】このように本実施形態のコンデンサ蓄電装
置によれば、図１のものと同様に、充電時の各コンデン
サ１の過電圧の防止や、異常あるいは故障発生時の対応
に際して、あるいは不使用時等に、各コンデンサ１の蓄
電エネルギーを無駄に消費することなく、的確な処置を
施すことができる。

【００７６】尚、本実施形態では、コンデンサ蓄電装置
の不使用時に、各スイッチ回路１５，１６をバイパス電
流路７側に制御するようにしたが、スイッチ回路１５，
１６のいずれか一方のみをバイパス電流路７側に制御す
ると共に、他方をコンデンサ１側に制御するようにして
もよい（例えば、図５の各切換スイッチ１５ａをコンデ
ンサ１側に投入し、且つ各切換スイッチ１６ａをバイパ
ス電流路７側に投入する）。このようにすると、前記電
源端子４，４間の電流経路ａが各コンデンサ１の箇所で
遮断された状態となり、これにより、電源端子４，４間
に起電力が生じない状態とすることができる。

【００７７】また、以上説明した図１及び図４の各実施
形態のものでは、コンデンサ１の過放電状態等の異常や
故障の発生時に、全てのスイッチ回路（図１のものでは
スイッチ回路８、図４のものではスイッチ回路１５，１
６）をバイパス電流路７側に制御するようにしたが、そ
れらのスイッチ回路のうちの、いくつかのスイッチ回路
のみをバイパス電流路７側に制御するようにしてもよ
い。具体的には、例えば図１のものでは、二つのコンデ
ンサ１，１のうち、過放電等の故障や異常を生じたいず
れか一方のコンデンサ１のみに対応するスイッチ回路８
をバイパス電流路７側に制御し、他方の正常なコンデン
サ１に対応するスイッチ回路８はコンデンサ１側に制御
したままとする。また、図４のものでは、二つのコンデ
ンサ１，１のうち、故障や異常を生じたいずれか一方の
コンデンサ１のみに対応するスイッチ回路１５，１６の
両者をバイパス電流路７側に制御し、他方のコンデンサ
１に対応するスイッチ回路１５，１６はコンデンサ１側
に制御したままとする。このようにすると、故障や異常
を生じたコンデンサ１については電源端子４，４間の電
流経路ａから切り離される一方、正常なコンデンサ１は
電源端子４，４間に、導通・接続された状態となって、
その正常なコンデンサ１により電源端子４，４間に起電
力を生ぜしめることができる。

【００７８】このようにすると、次のような利点があ
る。

【００７９】すなわち、例えば電気自動車の電源として
使用するコンデンサ蓄電装置等、多数のコンデンサを電
源端子間に直列的に接続したコンデンサ蓄電装置におい
て、故障や異常を生じたコンデンサセルについてのみ、
上記のように該コンデンサに対応するスイッチ回路を該
コンデンサに対応するバイパス電流路側に切り換えてバ
イパスさせることで、故障や異常を生じたコンデンサセ
ル分だけ、電源端子間の起電力が低下するものの、この
場合、例えばバイパスさせるコンデンサセルが１個であ
れば、電源端子間の起電力に低下は僅か（例えば３．５
Ｖ低下）で済む。従って、コンデンサ蓄電装置を通常の
蓄電器と同様に継続して使用することができる。また、
以上説明した各実施形態では、使用時に二つのコンデン
サ１，１を電源端子４，４間に直列的に接続するものを
示したが、さらに多くのコンデンサを電源端子間に直列
的に接続したものや、また、それらの直列的に接続され
るコンデンサの組を複数組備えて、そのコンデンサの各
組を並列的に接続するようなものについても本発明を適
用することができることはもちろんである。

【００８０】また、前記各実施形態では、スイッチ回路
８，１５，１６のスイッチ素子１１ａ，１１ｂとしてＦ
ＥＴを使用したが、これに代えてスイッチングトランジ
スタや、リレースイッチ等のスイッチ素子を使用するよ
うにしてもよい。

【００８１】また、本発明は次ような場合にも適用可能
である。

【００８２】すなわち、例えば複数のコンデンサを直列
に接続したコンデンサ蓄電装置において、一つのコンデ
ンサの電圧が他のコンデンサに較べて小さい場合、蓄電
装置の電力を消費していくと、電圧の低いコンデンサだ
け、その電圧が負電圧となってしまう。そして、このよ
うな状態で蓄電装置の充電を行うと、充電効率が悪くな
ってしまう。そこで、このような場合に（例えばコンデ
ンサの電圧が所定値以下に低下すると）、電圧の低いコ
ンデンサを前述の各実施形態で説明したようなバイパス
電流路や切換スイッチ手段を用いてバイパスさせるよう
にすれば、充電効率を向上することができる。

【００８３】また、前記各実施形態では、コンデンサ蓄
電装置の各コンデンサ毎に、バイパス電流路や切換スイ
ッチ手段を備えたものを示したが、本発明（請求項１０
の発明）では、例えば図６に示すように複数（図では６
個）のコンデンサ１を電源端子４，４間に直列的に接続
したコンデンサ蓄電装置において、そのコンデンサ１の
複数個（図では３個）毎にバイパス電流路２０及び切換
スイッチ手段２１を設け、蓄電装置の使用時等に、適
宜、各切換スイッチ手段２１をバイパス電流路２０側に
切り換えて、それに対応する複数のコンデンサ１をバイ
パスさせることで、その複数のコンデンサ１の全体の電
圧状態や蓄電装置の放電量（電子機器等への給電量）等
を制御することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサ蓄電装置の一実施形態の回
路構成図。

【図２】図１のコンデンサ蓄電装置の要部の等価回路
図。

【図３】図１のコンデンサ蓄電装置の作動を説明するた
めの線図。

【図４】本発明のコンデンサ蓄電装置の他の実施形態の
回路構成図。

【図５】図４のコンデンサ蓄電装置の要部の等価回路
図。

【図６】本発明のコンデンサ蓄電装置のさらに他の実施
形態を説明するための説明図。

【符号の説明】

１…コンデンサ、３…コントロールユニット（スイッチ
制御手段）、４…電源端子、７，２０…バイパス電流
路、８，１５，１６…スイッチ回路、９…電圧検出回路
（電圧検出手段）、１０…温度センサ（温度検出手
段）、２１…切換スイッチ手段。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の電源端子間に、複数のコンデンサを
   接続してなるコンデンサ蓄電装置において、前記電源端
   子間で流れる電流を各コンデンサの箇所でバイパスすべ
   く各コンデンサにそれぞれ対応して設けられた複数のバ
   イパス電流路と、各組のコンデンサ及びバイパス電流路
   のうち、一方を前記電源端子間の電流の経路に導通せし
   めると共に他方を通電不能に開放する状態と他方を前記
   電源端子間の電流の経路に導通せしめると共に一方を通
   電不能に開放する状態とに切換自在に該コンデンサ及び
   バイパス電流路の各組にそれぞれ接続して設けられた複
   数の切換スイッチ手段と、所定の条件下で各切換スイッ
   チ手段を前記コンデンサ側からバイパス電流路側に切換
   制御するスイッチ制御手段とを備えたことを特徴とする
   コンデンサ蓄電装置。
2. 【請求項２】前記各バイパス電流路は、その一端が前記
   コンデンサの一端に前記電源端子間の電流の経路と導通
   して接続されており、前記各切換スイッチ手段は、該コ
   ンデンサ及びバイパス電流路の他端を択一的に前記電源
   端子間の電流の経路に導通・遮断自在に該コンデンサ及
   びバイパス電流路の他端に接続して設けられたスイッチ
   回路から成ることを特徴とする請求項１記載のコンデン
   サ蓄電装置。
3. 【請求項３】前記各切換スイッチ手段は、前記コンデン
   サ及びバイパス電流路の一端を択一的に前記電源端子間
   の電流の経路に導通・遮断自在に該コンデンサ及びバイ
   パス電流路の一端に接続して設けられた第１のスイッチ
   回路と、前記コンデンサ及びバイパス電流路の他端を択
   一的に前記電源端子間の電流の経路に導通・遮断自在に
   該コンデンサ及びバイパス電流路の他端に接続して設け
   られた第２のスイッチ回路とから成り、前記スイッチ制
   御手段は、各切換スイッチ手段を前記コンデンサ側から
   バイパス電流路側に切換制御するとき、前記両スイッチ
   回路を前記コンデンサの各端が前記電流の経路に導通す
   る状態から前記バイパス電流路の各端が前記電流の経路
   に導通する状態に切換制御することを特徴とする請求項
   １記載のコンデンサ蓄電装置。
4. 【請求項４】前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出
   手段を具備し、前記スイッチ制御手段は、該コンデンサ
   の充電時に該電圧検出手段により検出された電圧が所定
   値以上になったとき、該コンデンサに対応する前記スイ
   ッチ手段を該コンデンサ側から前記バイパス電流路側に
   切換制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   かに記載のコンデンサ蓄電装置。
5. 【請求項５】前記コンデンサの温度を検出する温度検出
   手段を備え、前記スイッチ制御手段は、前記電圧の所定
   値を前記温度出手段の検出温度に応じて設定することを
   特徴とする請求項４記載のコンデンサ蓄電装置。
6. 【請求項６】前記スイッチ制御手段は、前記電圧の所定
   値を前記温度出手段により検出される前記コンデンサの
   温度が高い程、低くするよう設定することを特徴とする
   請求項４記載のコンデンサ蓄電装置。
7. 【請求項７】前記スイッチ制御手段は、コンデンサ蓄電
   装置の不使用状態で全ての前記スイッチ手段を該コンデ
   ンサ側から前記バイパス電流路側に切換制御することを
   特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のコンデン
   サ蓄電装置。
8. 【請求項８】前記スイッチ制御手段は、コンデンサ蓄電
   装置の不使用状態で、全ての前記スイッチ手段の前記第
   １のスイッチ回路を前記コンデンサの一端が前記電流の
   経路に導通する状態に制御すると共に、前記第２のスイ
   ッチ回路を前記バイパス電流路の他端が前記電流の経路
   に導通する状態に制御する手段を具備することを特徴と
   する請求項３記載のコンデンサ蓄電装置。
9. 【請求項９】前記スイッチ制御手段は、コンデンサ蓄電
   装置の使用時に異常又は故障が発生したとき、前記複数
   のスイッチ手段のうちの全て又は所定数のスイッチ手段
   を該コンデンサ側から前記バイパス電流路側に切換制御
   することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載
   のコンデンサ蓄電装置。
10. 【請求項１０】一対の電源端子間に、複数のコンデンサ
    を接続してなるコンデンサ蓄電装置において、前記電源
    端子間で流れる電流を所定の箇所でバイパスすべく設け
    られた複数のバイパス電流路と、各バイパス電流路及び
    これに対応する箇所のコンデンサのうち、一方を前記電
    源端子間の電流の経路に導通せしめると共に他方を通電
    不能に開放する状態と他方を前記電源端子間の電流の経
    路に導通せしめると共に一方を通電不能に開放する状態
    とに切換自在に該バイパス電流路及びこれに対応する箇
    所のコンデンサの各組にそれぞれ接続して設けられた複
    数の切換スイッチ手段と、所定の条件下で各切換スイッ
    チ手段を前記コンデンサ側からバイパス電流路側に切換
    制御するスイッチ制御手段とを備えたことを特徴とする
    コンデンサ蓄電装置。